Напряженность электростатического поля. Силовые линии (линии напряженности) поля.
Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, которая действует на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:
(1)
Как следует из формулы (1) и закона Кулона, напряженность поля точечного заряда в вакууме
или
(2)
Направление вектора Е совпадает с направлением силы, которая действует на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор Е направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор Е направлен к заряду (рис. 1).
Из формулы (1) следует, что единица напряженности электростатического поля — ньютон на кулон (Н/Кл): 1 Н/Кл — напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует с силой в 1 Н; 1 Н/Кл= 1 В/м, где В (вольт) — единица потенциала электростатического поля.
Рис.
1
Силовая линия — это кривая, касательные к которой в любой точке совпадают по направлению с вектором напряженности поля. Она направлена от положительного к отрицательному заряду.
Напряжённость электростатического поля точечного заряда
Напряженность поля точечного заряда. Используя закон Кулона (1.1) найдем выражение для напряжённости электрического поля, создаваемого точечным зарядом q в однородной изотропной среде на расстоянии r от заряда:
E=1\4ПE0*q\Er^2*r\r
В этой формуле r – радиус-вектор, соединяющий заряды q и qпр. Из (1.2) следует, что напряжённость E поля точечного заряда q во всех точках поля направлена радиально от заряда при q > 0 и к заряду при q < 0.
Электростатическое поле системы зарядов. Принцип суперпозиции. Поле электрического диполя.
Принцип суперпозиции - результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.
Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что напряженность электростатического поля, создаваемого в данной точке системой зарядов, есть сумма напряженностей полей отдельных зарядов.
Принцип суперпозиции может принимать и иные формулировки, которые полностью эквивалентны приведённой выше:
Взаимодействие между двумя частицами не изменяется при внесении третьей частицы, также взаимодействующей с первыми двумя.
Энергия взаимодействия всех частиц в многочастичной системе есть просто сумма энергий парных взаимодействий между всеми возможными парами частиц. В системе нет многочастичных взаимодействий.
Уравнения, описывающие поведение многочастичной системы, являются линейными по количеству частиц.
Именно линейность фундаментальной теории в рассматриваемой области физики есть причина возникновения в ней принципа суперпозиции.
Диполем называется совокупность двух равных зарядов противоположного знака (расстояние между зарядами достаточно мало). Его характеризует векторная величина электрический дипольный момент: p=ql , где l расстояние между зарядами. Диполь создает в окружающем пространстве электрическое поле.